2. 고성능과 고효율, 쿨링의 삼박자를 고려한 UD5
기가바이트 (GIGABYTE)에서 최근 발표하는 메인보드는 주로 인텔 22nm 공정 기반의 아이비브릿지 (Ivy Bridge) 프로세서를 지원하는 인텔 7 시리즈 (Z77/ Z75/ H77 등) 칩셋을 기반으로 만들어진다.
이들 메인보드는 디지털 전원부를 기반으로 한 3D Power, 그래픽 인터페이스로 유저 친화적인 3D BIOS, 그리고 최신 기술인 썬더볼트 (Thunderbolt)와 PCI-Express 3.0 규격을 지원한다. 여기에 추가로 울트라 듀어러블 (Ultra Durable) 기술의 진화형인 울트라 듀어러블 5 (Ultra Durable 5) 기술을 추가하기 시작했다.
UD5의 핵심 기능, Ultra Cool/ Ultra Efficient/ Ultra Performance
[고성능과 고효율, 쿨링의 3가지 기능을 강조한 기가바이트 UD5]
UD5 디자인은 메인보드의 수명 향상과 급작스러운 손상 등의 방지를 목적으로 만들어진 울트라 듀어러블 4 클래식 기술에 울트라 듀어러블 3 기술을 담은 울트라 듀어러블 4 기술에 디지털 및 원칩화된 고성능과 고효율 컴포넌트를 기반으로 구성된다.
컴퓨텍스 2012를 통해 소개된 울트라 듀어러블 5 기술
안정성과 신뢰성, 컴포넌트 품질 향상을 담은 울트라 듀어러블 기술은 습기 등으로 인한 합선이나 정전기, 정전, 고온 보호의 총 4가지 기능이 추가된면서 업그레이드가 이루어졌고 UD5는 기존의 울트라 듀어러블 기술을 기반으로 디지털화된 고성능 고효율 컴포넌트가 추가되어 쿨링 향상 및 고효율, 고성능을 구현한다.
디지털화된 고품질 컴포넌트와 2x Copper PCB
[UD5에 적용된 디지털 PWM 엔진과 IR PowIRstage IC 칩]
UD5 디자인에는 지금까지의 울트라 듀어러블 기술과 마찬가지로 고성능과 고효율의 컴포넌트가 조합된다. 특히 디지털화로 보다 정밀한 제어가 가능한 디지털 PWM 컨트롤러, 모스펫과 모스펫 드라이버 통합을 바탕으로 온도와 효율을 개선한 IR PowIRstage IC 칩을 통해 기존보다 더 안정적인 전력을 공급할 수 있다.
IOR의 IR3550 PowIRstage IC는 Ferrite Core Chokes와 함께 최대 60A의 고전류 처리 성능과 저전력 소모를 바탕으로 높은 전력 효율과 열처리 기술을 구현할 수 있게 되었다.
[UD5에 적용된 2x Copper PCB와 New Glass Fabric]
또한 울트라 듀어러블 3에서 소개된 2배의 구리 용량을 제공하는 2x Copper PCB와 울트라 듀어러블 4 클래식과 울트라 듀어러블 4 기술을 통해 소개된 새로운 유리직물을 추가해 습기로 인해 발생되는 합선 등의 문제를 개선해 컴포넌트의 안정성을 높였다.
유리직물 (Glass Fabric)은 유리섬유로 직조한 불연성 물질로 고온에 잘 견디고 불에 잘 타지 않으며, 흡수성과 흡습성이 적고 화학적 내구성으로 부식이 잘 이루어지지 않는다. 이러한 이유로 메인보드에는 유리직물이 사용되는데 기가바이트가 메인보드에 도입한 새로운 유리직물 (New Glass Fabric)은 이전보다 촘촘한 배열로 수분의 침투로 인한 손상을 방지한다.
2x Copper PCB (2 Oz Copper PCB, PCB 단위 온스 (Oz, Ounce), 중량 또는 액량으로 1스퀘어 평방피트 PCB 레이어 당 사용된 구리 무게, 1 Oz는 0.035mm로 28.348g, 2 Oz는 0.070mm, 약 56.7g의 무게)는 울트라 듀어러블 3 기술에서 본격적으로 소개되기 시작했으며, 온도 하락과 발열로 인한 전력 소모를 줄이고 PCB 회선 임피던스를 절반 가량 줄일 수 있고 전자 이동의 대역폭을 늘려 오버클럭 상황에서도 보다 안정성이 향상된다. 이 외에도 정전기에 강한 ESD 저항력과 전자파 감소 (EMI), 갑작스러운 전력 차단에 의한 바이오스 손상을 방지하는 전원 장애 보호 설계도 함께 이루어졌다.
원칩화로 고성능과 고효율 제공하는 IR3550 PowIRstage
PWM 컨트롤러와 모스펫 드라이버, 모스펫, 쵸크, 캐패시터를 거쳐 CPU에 전원을 공급하는데 이 과정에서 대부분의 메인보드는 모스펫 드라이버와 모스펫을 다시 거치는 과정이 포함되기 때문에 전력 낭비가 발생되며, 또한 여러 칩으로 구성된 디자인을 이용하기 때문에 공간 활용과 발열도 그만큼 증가된다.
기가바이트 UD5 디자인은 이러한 문제를 해결하기 위한 핵심 컴포넌트로 싱글 패키지로 통합한 IOR의 IR3550 PowIRstage를 도입했으며, 이를 바탕으로 고성능과 고효율, 저발열을 구현했다. 이 IC 칩은 IOR (International Rectifier)사의 DirectFET 설계를 기반으로 모스펫과 모스펫 드라이버를 원칩으로 통합해 최대 60A의 높은 전류 처리가 가능하며, 전류 손실 감소와 공정 개선으로 발열 관리도 이전보다 용이해졌다.
다른 Driver Mosfet 제조사가 다른 회사의 드라이버 칩을 적용해 최적화된 성능을 발휘하기 어려운 것과 달리 IOR은 드라이브 칩과 모스펫을 통합해 가장 최적의 컨트롤 제공 및 전력 효율을 개선했다.
원칩화된 PowIRstage IC는 전원의 모든 경로를 와이어 본딩이 아닌 구리 판박으로 연결해 와이어 본딩을 통해 발생하는 저항, 그리고 이로 인한 전력 소모와 쵸크에서 발생하는 고주파 소음 및 과도한 AC 전류 손실을 줄였다.
[최대 95%의 피크 효율을 제공하는 IR3550 PowIRstage IC]
기가바이트의 울트라 듀어러블 기술에 도입된 모스펫은 Lower RDS(On) Mosfet으로 전통적인 모스펫보다 비용은 늘어난 대신 전력 효율과 온도 등과 같은 부분에서 장점이 있다.
UD5 디자인에 도입된 IR3550 PowIRstage는 모스펫과 모스펫 드라이버를 원칩으로 구성해 Lower RDS(On) Mosfet과 비교해 비용은 증가하지만, 최대 60A의 전류 공급과 일반적인 동작에서 최대 피크 효율인 95%에 도달해 여러 칩으로 분리된 멀티 칩 구성 환경보다 전력 손실을 줄이고 발열도 더 개선할 수 있어 전반적인 시스템의 효율을 높일 수 있다.
고효율을 바탕으로 수명 연장과 쿨링 향상, 오버클럭 개선
기가바이트는 고성능과 고효율을 위해 울트라 듀어러블 기술을 도입했고 이들에는 고품질 컴포넌트를 적용해 내구성과 신뢰성, 안정성을 높였으며, 최근에는 보급형에도 고품질 컴포넌트를 도입하는 등 보다 안정적인 PC 환경을 만들어가고 있다.
고품질 컴포넌트는 PC를 오랫동안 사용할 수 있는 환경을 만들어주며, 고온과 과열로 인한 내열성에서도 더 유리하다. 고온과 과열은 PC의 불안정과 쿨링, 그리고 오버클럭 등이 원인이며, 적용된 컴포넌트의 종류에 따라 안정성과 내구성, 수명이 차이가 발생한다.
UD5 디자인은 디지털화된 PWM 컨트롤러와 원칩화한 IOR의 IR3550 PowIRstage IC를 바탕으로 고성능과 고효율을 구현하는데 이러한 고성능과 고효율 컴포넌트의 도입은 발열을 줄이는 것과 동시에 전력 소모를 개선해 결과적으로 전반적인 컴포넌트의 수명을 증가시키는 효과를 기대할 수 있다.
기가바이트는 히트싱크 없이 4페이즈 IR3550 PowIRstage와 2x Copper PCB 조합과 일반 4페이즈 D-Pak Mosfet 기반의 100A 전류 로드를 10분 동안 자체 테스트를 진행한 결과 전통적인 모스펫 대비 Lower RDS(On) 모스펫은 최대 40도의 온도 하락, IR3550 PowIRstate 조합은 최대 60도까지 낮은 전원부 온도를 제공한다고 소개했다.
특히 중고급형 메인보드의 전원부는 안정성과 오버클럭 등을 고려해 다수의 페이즈를 배치하고 있는데 전통적인 모스펫이나 Lower RDS(On) 모스펫 역시 많은 수의 모스펫이 사용되고 동작 과정에서 높은 발열을 발생시킨다. 이는 결과적으로 컴포넌트의 안정성과 내구성, 수명을 줄이며, 전력 효율성 역시 떨어진다.
기가바이트가 도입한 PowIRstage는 원칩화와 공정 개선, 그리고 사용하는 모스펫을 줄여 낭비되는 전력을 줄여 전력 효율성을 높이고 발열을 개선할 수 있다. 기가바이트는 16개의 전통적인 모스펫을 사용하는 전원부 구성과 비교해 4개로 줄은 IR3550 PowIRstage IC는 우수한 전력 효율과 성능을 제공하며, 최대 30도 낮은 온도를 제공해 컴포넌트의 내구성과 수명을 늘릴 수 있다고 밝혔다.
전원부는 고성능과 고효율을 위해 높은 페이즈를 적용하는 추세이며, 전통적인 모스펫 등을 이용할 경우 그에 따른 발열 증가, 그리고 오버클럭까지 이어지면 전원부의 발열은 그만큼 증가한다.
Lower RDS(On) Mosfet은 전통적인 모스펫 대비 우수한 발열 등의 조건을 갖추고 있었는데 기가바이트가 새로 도입한 IR3550 PowIRstage IC는 Lower RDS(On) Mosfet보다 더 우수한 전력 효율 및 발열 처리가 가능해 전원부의 발열을 보다 효과적으로 제어할 수 있게 되었다.
또 전원부의 각 컴포넌트는 정상 동작하는 최고의 온도가 있고 이에 도달할 경우 전압을 올리면 발열만 늘어나고 오버클럭은 실패하게 된다. 60A 전류를 감당할 수 있는 IR3550 PowIRstage와 Ferrite Core Choke의 조합은 고전압 환경에서도 기존보다 발열이 낮고 오버클럭에 필요한 높은 전압을 견딜 수 있어 전통적인 방식의 모스펫을 적용한 메인보드보다 오버클럭 환경에서 더 높은 잠재력을 이끌어낼 수 있다.
기가바이트는 백업 바이오스로 안정성을 높이는 듀얼 바이오스 (DualBIOS)와 함께 불규칙한 전력 공급 등의 잠재적인 문제 발생으로부터 메인보드와 메인보드 컴포넌트를 보호해 피해를 최소화해주는 안티 서지 IC (Anti-Surge IC) 등과 같은 기술도 지원을 추가해 안정성과 신뢰성, 내구성을 높였다. |
